本文依托于国家863主题项目《高性能四足仿生机器人原型系统研究》,以提高四足仿生机器人行进稳定性为目标,以四足仿生机器人为研究对象,建立高性能四足仿生机器人的机电控制一体化虚拟样机模型,基于改进的CPG中枢模式发生器,对机器人的典型步态进行规划,并进行运动学及动力学仿真。建立四足机器人稳定性评价理论,将机器人的相关机械参数、步态参数对机器人稳定性的影响进行分析,为今后四足仿生机器人的设计和开发提供有益的规律性指导和高效的辅助设计工具。全文的研究工作主要包括:1.应用动力学仿真软件Adams和科学计算软件Matalb建立参数可调的四足机器人机电控制一体化虚拟样机模型;通过DH描述方法对四足机器人的一条仿生腿进行运动学建模,推导其运动学正解和逆解方程。在腿长等参数的约束下,应用运动学正解进行足部运动空间的分析与优化;应用运动学逆解进行摆线轨迹的足端轨迹规划并进行仿真验证。2.通过分析四足哺乳动物的运动规律,提出基于中枢模式发生器(CPG)的步态生成算法。针对四足机器人步态规划需求,对比直接函数生成法,提出一种网络结构的改进CPG关节数据地址发生器,实现全关节的驱动函数生成,并对机器人启动步态进行设计和改进。3为了衡量机器人步行运动性能,提出用稳定裕度来判断静态步行步态的稳定性,并采用改进的瞬时质心方法来提高稳定裕度的判断精度。通过对临界稳定性条件的分析,讨论占空比和腿型对稳定裕度的影响,仿真验证并提出改进意见。4.针对四足仿生机器人虚拟样机的功能需求,开发基于Adams二次开发的四足机器人辅助设计软件,创新应用即时可调的机械参数、步态参数模型,整合常用功能开发可视化界面,并以实例分析验证软件功能可靠。